制备沉淀二氧化硅的新颖方法,新颖的沉淀二氧化硅及其用途,特别是用于增强聚合物的制作方法
【专利说明】制备沉淀二氧化硅的新颖方法，新颖的沉淀二氧化硅及其 用途，特别是用于増强聚合物
[0001] 本发明涉及一种用于制备沉淀二氧化硅的新颖方法，涉及新颖的沉淀二氧化硅并 且涉及它们的应用，如增强聚合物。
[0002] 在聚合物、特别是弹性体中使用增强白色填充剂（诸如像沉淀二氧化硅）是已知 的。
[0003] 本发明的目的是具体地提供一种用于聚合物组合物的替代填充剂，该替代填充剂 在保持它们的机械特性的同时，有利地为它们提供了它们的粘度的降低以及它们的动态特 性的改进。因此，它有利地使得滞后/增强折中的改进成为可能。
[0004] 本发明首先提供了一种用于在崩解操作期间或之后使用特定多元羧酸制备沉淀 二氧化硅的新颖方法。
[0005] 通常，沉淀二氧化硅的制备通过以下方式进行：硅酸盐（如碱金属硅酸盐（例如硅 酸钠））与酸化剂（例如硫酸）的沉淀反应，然后通过过滤进行分离，其中获得所获得的沉 淀二氧化硅的滤饼，随后崩解所述滤饼并且最后干燥（通常通过雾化）。该二氧化硅可以以 任何方式沉淀：具体地，将酸化剂添加到一种硅酸盐容器底料中，或者将酸化剂和硅酸盐全 部或部分同时添加到一种水或硅酸盐的容器底料中。
[0006] 本发明的主题是一种用于制备沉淀二氧化硅的新颖方法，其中
[0007] -使至少一种硅酸盐与至少一种酸化剂反应，以便获得沉淀二氧化硅的悬浮液，
[0008] -将所获得的沉淀二氧化硅的悬浮液过滤，以便获得滤饼，
[0009] -使在该过滤结束后获得的滤饼经受一种包括添加铝化合物的崩解操作，
[0010] -在该崩解操作之后，优选地进行干燥阶段（通常通过雾化），
[0011] 其特征在于在添加该铝化合物之后将选自二羧酸和三羧酸的多元羧酸添加到该 滤饼中。
[0012] 根据本发明，优选使用该多元羧酸（有利地琥珀酸）而不补充添加另一种（多元） 羧酸。
[0013] 崩解操作是一个流化或崩解操作，其中使滤饼成为液体，沉淀二氧化硅重新出现 在悬浮液中。
[0014] 在本发明中，此操作是通过以下方式进行：通过添加铝化合物（例如铝酸钠）使 该滤饼经受一种化学作用，优选地与通常引起悬浮的二氧化硅的粒度降低的机械作用（例 如，通过穿过一个连续搅拌槽或穿过一个胶体类型的研磨机）相结合。
[0015] 在一种第一替代形式中，在该崩解操作期间，在添加多元羧酸（有利地琥珀酸）之 前将该铝化合物添加到该滤饼中。
[0016] 在一种第二（优选的）替代形式中，在该崩解操作之后添加该多元羧酸（有利地 琥珀酸），也就是说，添加到该崩解的滤饼中。
[0017] 随后干燥（通常通过雾化）然后获得的混合物（沉淀二氧化硅的悬浮液）。
[0018] 必须经受该崩解操作的滤饼可以由若干种滤饼的混合物组成，所述饼中的每一种 是通过将以上获得的沉淀二氧化硅的悬浮液的一部分过滤获得的。
[0019] 有利地，在根据本发明的方法中使用的多元羧酸是琥珀酸。
[0020] 根据本发明使用的多元羧酸（有利地琥珀酸）可以呈酸酐、酯、碱金属（例如钠或 钾）盐（羧酸盐）或铵盐（羧酸盐）的形式。
[0021] 在本发明中使用的多元羧酸（有利地琥珀酸）在被添加到滤饼中之前可以任选地 被预先中和（特别是通过用一种例如氢氧化钠或氢氧化钾类型的碱对它进行预处理）。这 使得特别地有可能改变所获得的二氧化硅的pH。
[0022] 该多元羧酸（有利地琥珀酸）能够以一种水溶液的形式使用。
[0023] 优选地，该铝化合物是选自碱金属铝酸盐。具体地，该铝化合物是铝酸钠。
[0024] 根据本发明，所使用的铝化合物（特别是铝酸钠）的量通常是使得铝化合物与在 该滤饼中存在的二氧化硅（以Si02表示）的量的比率为按重量计在0. 20%与0. 50%之间、 优选地按重量计在0. 25%与0. 45%之间。
[0025] 所使用的多元羧酸的量通常是使得多元羧酸与在该滤饼中存在的二氧化硅（以 Si02表示）的量的比率（在添加多元羧酸时）为按重量计在0. 75%与2%之间、优选地按 重量计在1 %与1. 75%之间、特别是按重量计在1. 1 %与1. 5%之间。
[0026] 在本发明中，可以任选地洗涤该滤饼。
[0027] 随后干燥在将多元羧酸（有利地琥珀酸）添加到在崩解操作之后获得的二氧化硅 悬浮液中之后由此获得的沉淀二氧化硅。可以通过任何本身已知的手段进行此干燥操作。
[0028] 优选地，这种干燥操作通过雾化进行。为此目的，可以使用任何类型的适合的雾化 器，特别是一个旋转式、喷嘴、液压或双流体雾化器。一般而言，当使用一个压滤器进行该 过滤时，使用一个喷嘴雾化器并且，当使用一个真空滤器进行该过滤时，使用一个旋转雾化 器。
[0029] 当使用一个喷嘴雾化器进行该干燥操作时，然后能够获得的沉淀二氧化硅通常以 基本上球形珠粒的形式存在。
[0030] 在此干燥操作结束后，任选地有可能进行一个研磨回收的产物的阶段；然后能够 获得的沉淀二氧化硅通常以粉末的形式存在。
[0031] 当使用一个旋转式雾化器进行该干燥操作时，然后能够获得的二氧化硅可以以粉 末的形式存在。
[0032] 最后，可以任选地使如上所指出的干燥（具体地通过旋转雾化器）或研磨过的产 物经受一个附聚阶段，该附聚阶段包含例如一个直接压缩、湿造粒（也就是说，借助于粘合 剂，如水，二氧化硅悬浮液以及类似物）、挤出或，优选地，干燥压实。当采用后者的技术时， 可以证明在进行压实之前使粉状产物脱气（操作也称为预致密化或除气）以便除去包含在 产物中的空气并且提供更均匀的压实是适宜的。
[0033] 然后能够通过此附聚阶段获得的沉淀二氧化硅总体上以颗粒的形式存在。
[0034] 本发明的另一个主题是一种用于制备沉淀二氧化硅的具体方法，该类型方法包括 在硅酸盐与酸化剂之间的沉淀反应，由此获得沉淀二氧化硅的悬浮液，接着分离和干燥这 种悬浮液，其特征在于该方法包括以下连续阶段：
[0035] -该沉淀反应是以下列方式进行：
[0036] (i)形成一种包含参与该反应的娃酸盐的总量的至少一部分和电解质的初始容器 底料，在所述初始容器底料中的硅酸盐（以Si02表示）的浓度是小于100g/l并且，优选地， 在所述初始容器底料中的电解质的浓度是小于19g/l，
[0037] (ii)将该酸化剂加入所述容器底料中直到获得至少7. 0、特别是在7与8. 5之间 的该反应介质的pH值，
[0038] (iii)将酸化剂和，如果适当的话，剩余量的硅酸盐同时添加到该反应介质中，
[0039] -过滤所获得的二氧化硅悬浮液，
[0040] -使在该过滤结束时获得的滤饼经受一种崩解操作，该崩解操作包括添加一种铝 化合物，
[0041] -干燥由此获得的、优选具有按重量计最多25%的固体含量的滤饼，
[0042] 所述方法的特征在于或者在崩解操作期间在添加铝化合物之后，或者在崩解操作 之后且在干燥阶段之前，将选自二羧酸和三羧酸的多元羧酸添加到该滤饼中。
[0043] 有利地，该多元羧酸是琥珀酸。
[0044] 在以上关于该方法的崩解操作、多元羧酸的添加和两种替代形式的主题的说明中 指出的适用于根据本发明的本方法。
[0045] 该酸化剂和该硅酸盐的选择是以一种本身熟知的方式进行。
[0046] 通常使用一种强无机酸诸如硫酸、硝酸或盐酸、或者同样一种有机酸诸如乙酸、甲 酸或碳酸作为酸化剂。
[0047] 该酸化剂可以是稀释的或浓缩的；其当量浓度可以是在0.4与36N之间，例如在 0. 6与1. 5N之间。
[0048] 具体地，在其中该酸化剂是硫酸的情况下，其浓度可以是在40与180g/l之间，例 如在60与130g/l之间。
[0049] 作为硅酸盐，可以使用任何常见形式的硅酸盐，如偏硅酸盐，二硅酸盐并且有利地 一种碱金属硅酸盐，具体地硅酸钠或硅酸钾。
[0050] 该硅酸盐可以具有在40与330g/l之间、例如在60与300g/l之间的浓度（以Si02 表不）。
[0051] 优选地，使用娃酸钠作为娃酸盐。
[0052] 在其中使用硅酸钠的情况下，后者总体上具有在2与4之间、特别是在2. 4与3. 9 之间、例如在3. 1与3. 8之间的Si02/Na20重